Устройство для бесконтактного измерения тока

Авторы патента:

КОСТИН АЛЬБЕРТ АНДРЕЕВИЧ

G01R19G01R1/22 -

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичесиии

Республик

«ii901925 (81) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 03. 12. 79 (21) 2846317/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30. 01. 82. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 30 01.82. (51) Nl. Кл.

G 01-R 19/00

G 01 R 1/22

9кударставиыЯ кемвтет

СССР аю делам «забратеввЯ в вткрнтвЯ (53) УДК 621.

317.7(088.8). (72) Автор изобретения

А.А. Костин

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.M. Кржижановского (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения больших токов бесконтактным способом.

Известно устройство для бесконтактного измерения тока, выполненное в виде электроизмерительных клещей, содержащее разъемный магнитопровод, охватывающий токопровод с измеряемым током причем магнитопровод выполФ то нен гофрированным (lg .

Недостатком устройства является ограниченный диапазон измеряемых токов, который определяется длиной средней магнитной линии.

Известно также устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее разъемный магнитопровод в виде жесткой спирали с замкнутыми концами и гальваномагнитный датчик ЗДС Холла 323.

Использование и-виткового магнитопровода позволяет увеличить эквивалентную магнитную проницаемость магнитопровода в и раз и тем самым повысить чувствительность измерительного устройства при измерении слабых токов. S этом случае в качестве материапа магнитопровода используется перчаллой 79НМ, обладающий высокой начальной магнитной проницаемостью (p до 2000) С23.

Указанное устройство не может быть использовано для измерения сильных токов, точность показаний которого снижается вследствие нелинейности зависимости индукции от тока, возникающей от неравномерного насыщения магнитопровода.

Цель изобретения вЂ” увеличение диапазона измеряемых токов, особенно токов большой величины (до десятков тысяч ампер) и повышение чувствительности устройства в этих диапазонах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бесконтактного измерения тока, содержащем разъемный магнитопровод в виде спирали с замкну3 90192 тыми концами и гальваномагнитный датчик ЭДС Холла, магнитопровод выполнен из немагнитной гибкой оболочки, заполненной шариками из ферромагнитного материала. 5

При этом датчик ЭДС Холла может быть размещен в воздушном зазоре между концами магнитопровода, которые соединены по оболочке разъемной муфты, выполненной из немагнитного материала.

Отношение внутреннего диаметра гибкой оболочки к диаметру шариков больше 0,8.

На фиг. 1 схематично изображено 1 предлагаемое устройство; на фиг.2зависимость индукции в магнитопроводе от величины измеряемого тока.

Устройство для измерения тока содержит разъемный магнитопровод 1, gp выполненный из немагнитной гибкой оболочки 2, которая заполнена шариками 3 из ферромагнитного материала, например незакаленными шарикоподшипниками из стали ШХ-15. Концы магнито- 2$ провода соединены резьбовой разъемной муфтой 4 из немагнитного материала и заканчиваются концентраторами 5 и б магнитного поля, в теле которых предусмотрены сферические поло- зО сти 7. Между коническими участками концентраторов размещена диэлектрическая вставка 8, которая обеспечивает при стягивании разъемной муфты 4 постоянный воздушный зазор, В зазоре размещен гальваномагнитный датчик 9

ЭДС Холла. Разъемный магнитопровод 1 охватывает шину 10 с измеряемым током. Для исключения возможности по" падания магнитопровода под потенциал > шины 10 его оболочка покрыта слоем изоляции 11, !

Устройство работает следующим образом.

При протекании тока по шине 10 вокруг нее возбуждается магнитное поле, пропорциональное величине измеряемого тока, Поток магнитной индукции, пронизывающий объем заполненный шариками 3 из ферромагнитного материала, пропорционален измеряемому току и средней магнитной проницаемости разъемного магнитопровода 1. Этот поток вызывает пропорциональное изменение ЭДС Холла в гальваномагнитном датчике 9, которая затем измеряется.

Наличие шариков 3 из ферромагнитного материала в немагнитной гибкой

5 4 оболочке магнитопровода 1 позволяет получить линейную зависимость индукции В от измеряемого тока J (фиг.2, позиция 12) при более высоких значениях тока по сравнению с жестким сплошным магнитопроводом, выполненным с тем же воздушным зазором и той же длиной средней магнитной линии (фиг. 2, позиция 13).

Зависимость В (3) жесткого сплошного магнитопровода (фиг. 2, позиция 13) имеет линейный участок, который позволяет измерять токи в небольшом диапазоне (порядка до 1000 А).

Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон измеряемых токов при сохранении линейности зависимости В (3), что обеспечивает снижение погрешности измерения до величины тока порядка 24000 А.

В требуемом диапазоне измерения тока гибкость разъемного магнитопровода 1 позволяет увеличить чувствительность устройства за счет увеличения числа витков магнитопровода (фиг. 2, позиция 14 для варианта двухвиткового магнитопровода).

Увеличивая количество витков разъемного магнитопровода 1 в выбранном диапазоне измерений тока, можно достичь чувствительности сплошного магнитопровода, сохраняя линейность характеристики (увеличение чувствительности можно сопоставить с чувствительностью датчика без магнитопровода, фиг. 2, позиция 15).

Дискретность магнитной системы, которая обеспечивается из ферромагнитного материала, позволяет. измерять не только большие постоянные, но и переменные токи с минимальными вихревыми потерями.

Размещение датчика ЭДС Холла в месте разъема магнитопровода.позволяет упростить монтаж и обслуживание устройства.

Отношение внутреннего диаметра немагнитной гибкой оболочки 2 к диаметру ее шариков 3 должно превышать величину 0,8, так как в этом случае сохраняется плотный контакт шарика 3 со сферической полостью 7, выполненной в концентраторах 5 и 6. При этом соотношении диаметров магнитное сопротивление магнитопровода 1 максимально. С увеличением этого отношения коэффициент заполнения объема гибкой оболочки возрастает, и магнитное со20

Формула изобретения

5 9019 противление падает, а средняя магнитная проницаемость возрастает. Это позволяет выбрать оптимальную магнитную проницаемость устройства с учетом различных требований, предъявляемых к подобного рода устройствам при измерении постоянных, переменных и импульсных токов.

Предлагаемое устройство может представлять единичный модуль более 10 сложного устройства, состоящего из последовательно соединенных модулей.

В этом случае чувствительность может быть доведена до предельной (чувствительности сплошного магнитопрово- Is

:да), а соединяя выходные электроды датчиков ЭДС Холла последовательно можно увеличить выходной сигнал и снизить сигнал помех.

l. Устройство для бесконтактного ,иэмерения тока, содержащее разъемный у4агнитопровод в виде спирали с заик25 6 нутыми концами и гальваномагнитный датчик ЭДС Холла, о т л и ч а ювЂ” щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона измеряемых токов и повышения чувствительности, магнитопровод выполнен из немагнитной оболочки, заполненной шариками из ферромагнитного материала.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик

ЭДС Холла размещен в воздушном зазоре между концами магнитопровода, которые соединены по оболочке разъемной муфтой, выполненной из немагнитного материала.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о твЂ” л и ч а ю щ е е с я тем, что отношение внутреннего диаметра гибкой оболочки к диаметру шариков больше 0,8.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР ю 322727, Ka. G 01 R 19/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР и 213972, кл. G 01 R 19/00, 1967.

901925 ®le suan гюу ggyy „

Уме. 8

Составитель Т. Веремейкина

Редактор Е. Папп Техред. Л. Пекарь Корректор Г. Решетник

Заказ 12371/54

" 7ав

Ф ъ

Тираж 718 Подписное